朱曉利 譚支良

(1.亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，湖南省農(nóng)業(yè)生態(tài)工程重點實驗室，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長沙410125；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049)

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哺乳動物消化道味覺受體和味覺感應(yīng)研究進展

朱曉利1,2譚支良1*

(1.亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，湖南省農(nóng)業(yè)生態(tài)工程重點實驗室，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，長沙410125；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049)

味覺受體自從被發(fā)現(xiàn)以來，人們因?qū)ζ錆夂竦难芯颗d趣增加了研究的強度和深度，人們對哺乳動物感知味覺的理解也更加深入，包括味覺感知過程的分子基礎(chǔ)及其功能等方面。這不僅對人和動物的日常飲食調(diào)控具有重大意義，而且可以為治療某些疾病提供新方法和新思路。本文綜述了味覺受體和味覺感知過程的相關(guān)研究成果，以期加深對味覺受體分子基礎(chǔ)的認識，促進對味覺感知過程的理解，為哺乳動物營養(yǎng)平衡和健康飼養(yǎng)提供重要參考。

味覺受體；舌；胃腸道；味覺化學(xué)感應(yīng)

盡管洛雷托·貝利尼(1643—1704年)早在1665年就發(fā)表了《味覺器官》專著，并且描述了味覺乳頭的形態(tài)。然而，直到20世紀初，對人的化學(xué)感應(yīng)器官——舌，能感應(yīng)甜味、酸味、咸味、苦味和鮮味5種基礎(chǔ)味覺的研究才系統(tǒng)地開展起來。這5種味道由各不相同的味覺細胞和味覺神經(jīng)所識別和檢測，進一步的研究證實，味覺器官除動物的舌頭外，還包括胃腸道等其他部位。總體而言，味覺感應(yīng)包括兩大系統(tǒng)，分別是口腔味覺系統(tǒng)和胃腸道感覺系統(tǒng)[1]。此后，科學(xué)家又歷時近百年相繼鑒定出各種味覺受體，如味覺受體第一家族(taste receptor family 1 member,T1R)的甜味受體T1R2/T1R3，從而建立了各種味道的營養(yǎng)物質(zhì)與味覺受體之間的相關(guān)聯(lián)系。在研究過程中，味覺細胞內(nèi)參與味覺感應(yīng)的許多重要的下游因子或第二信使又被發(fā)現(xiàn)，如味覺G蛋白味蛋白(gustducin，Ggust)，并且對它們之間的作用機制有了一定的認識[2]。然而，目前對復(fù)雜的味覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的了解還遠遠不足，仍有待深入研究。有鑒于此，本文綜述了5種味覺受體和味覺感應(yīng)的最新研究進展，并提出了未來相關(guān)領(lǐng)域的研究預(yù)期，旨在為進一步深入了解味覺感應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制提供參考。

1 味覺受體的種類

對哺乳動物而言，味覺受體通?？梢苑譃樘鹞妒荏w、苦味受體、酸味受體、咸味受體和鮮味受體5類，下文逐一對這5種味覺受體進行闡述。

1.1 甜味受體

T1R2/T1R3是主要的甜味受體，可以對所有的甜味物質(zhì)做出反應(yīng)，包括天然糖、人工甜味劑、D-氨基酸和具有強烈甜味的蛋白質(zhì)[3]。T1R2/T1R3是異源二聚體復(fù)合物，其中T1R2和T1R3屬于T1R，該家族還包括另一個成員T1R1。T1R屬于C類Ⅰ型G蛋白耦聯(lián)受體(guanosine-binding protein coupled receptor,GPCRs)超家族。GPCRs的結(jié)構(gòu)特點是有1個細胞外氨基末端片段、7個跨膜α螺旋組成的跨膜結(jié)構(gòu)域(seven-transmembrane domain,TMD)、3個胞外環(huán)、3個胞質(zhì)環(huán)和1個羧基末端片段，胞外大的捕蠅夾域(venus flytrap domain,VFTD)與小的半胱氨酸富集域(cysteine-rich domain,CRD)相連[2]，其中較長的細胞外氨基末端結(jié)構(gòu)域被認為是受體與配體的識別和結(jié)合的部位[3]。T1R與鈣敏感受體(calcium-sensing receptor,CaR)、V2R信息素受體和代謝型谷氨酸受體(metabotropic glutamate receptor,mGluRs)遠緣相關(guān)，它們具有相似的結(jié)構(gòu)特點。不同物種之間對甜味物質(zhì)的敏感性和選擇性存在差異，這也源于T1R配體在物種之間的特異性[3]。

鈉依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)運載體1(sodium-dependent glucose transporter isoform 1,SGLT1)在消化道內(nèi)也發(fā)揮甜味受體的功能，它是糖類物質(zhì)從腸道進入腸上皮細胞和腸內(nèi)分泌細胞的主要途徑。研究證實，糖和人工甜味劑可以提高野生型小鼠腸上皮細胞SGLT1 mRNA和蛋白質(zhì)的表達以及對葡萄糖的吸收能力；人工甜味劑作用于腸內(nèi)分泌細胞的GLUTag細胞后能刺激消化道激素分泌，同時導(dǎo)致SGLT1 mRNA的表達上調(diào)；許多哺乳動物腸上皮SGLT1 mRNA的表達直接受消化道內(nèi)單糖的調(diào)控，且不能透過膜的葡萄糖類似物進入腸腔時也會刺激SGLT1 mRNA的表達[4]。

參與感受甜味的受體還包括瞬時受體電勢(transient receptor potential，TRP)蛋白，它是構(gòu)成離子通道的一個大的基因家族，根據(jù)序列同源分為6個亞家族(TRPC、TRPV、TRPM、TRPML、TRPP和TRPA)，TRP電位離子通道在不同物種不同的感受系統(tǒng)中是必需信號成分，這些物種包括哺乳動物、魚、果蠅和線蟲等，感覺系統(tǒng)包括視覺、味覺、信息素、聽覺、觸覺、滲透壓、熱敏性、甜味、苦味和鮮味等，其中，瞬時受體電勢通道M5(transient receptor potential channel type melastatin 5，TRPM5)在味覺細胞中大量表達，除了參與甜味感應(yīng)外，還參與鮮味和苦味感應(yīng)[5-6]。有研究表明，TRPM5的活性對溫度具有強烈的依賴性，正常活化溫度為15～35 ℃[7]。

1.2 苦味受體

苦味受體屬于一個大家族即味覺受體第二家族(taste receptor family 2 member，T2R)，由大約30個T2R受體家族成員組成。在大鼠和小鼠基因組有36個真T2R基因，擬基因的數(shù)量和位點有微小差異，在人基因組中有25個T2R基因，T2R序列在各個物種之間變異較大。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠T2R5可以與放線菌酮特異反應(yīng)，放線菌酮是一種苦味劑，對放線菌酮反應(yīng)能力不足的小鼠，其T2R5基因存在氨基酸置換，從而顯著地改變了受體對放線菌酮的反應(yīng)能力。此外，人T2R4和小鼠T2R8可與苯甲地那銨和6-N-丙基-2-硫尿嘧啶反應(yīng)[8]。由于嚙齒類動物比人多30%的苦味受體，因而嚙齒類動物有更寬的苦味檢測譜[4]。苯酸芐銨酰胺(denatonium benzoate,DB)是能被人感知的最苦的物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)識別DB的有hT2R4、mT2R108、hT2R44和mT2R120等受體[9]。

1.3 酸味受體

酸味受體PKD2L1和PKD1L3共存于感知酸味物質(zhì)的味覺受體細胞中。近年來通過對酸味轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的研究，發(fā)現(xiàn)了一些候選的酸味受體，如大鼠中感受酸味的離子通道(acid-sensing ion channel,ASIC)，但是小鼠無ASIC；超極化活化環(huán)核苷酸門控(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated,HCN)通道成員HCN1和HCN4亦可能是酸味通道，但使用味蕾切片進行的鈣成像試驗并不支持該觀點，因為HCN的抑制劑銫離子(Cs+)沒有阻斷味覺細胞受酸刺激時的鈣離子(Ca2+)反應(yīng)；雙孔鉀離子(K+)通道成員也被提出可能在酸味信號傳遞過程中起作用；氫離子(H+)門控鈣離子通道、鈉離子(Na+)/H+交換器和酸鈍化K+通道也可能與酸味感應(yīng)有關(guān)[3]；其他潛在的酸味受體仍需要進一步研究[5]。

1.4 咸味受體

特異性鈉鹽味覺受體是上皮鈉離子通道(epithelial-sodium channel,ENaC)，非特異性鈉鹽味覺受體是辣椒素受體-1非選擇性陽離子通道(vanilloid receptor-1 nonselective cation channel,TRPV1)。ENaC是哺乳動物特異性Na+味覺受體，并且大多數(shù)哺乳動物會有至少一種非特異性咸味受體即非選擇性陽離子受體，如氯化鉀(KCl)和氯化銨(NH4Cl)等[10]。多囊性腎病通道(polycystic kidney disease channel)也可能參與咸味的傳遞[10]。

1.5 鮮味受體

研究表明，多種GPCRs與鮮味有關(guān)，包括T1R1/T1R3、mGluR1～4和一些互變異構(gòu)谷氨酸受體，如N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體和紅藻氨酸受體，且研究發(fā)現(xiàn)在體外條件下mGluR4對谷氨酸敏感[11]。嘌呤核苷酸如肌苷單磷酸(inosine-5-monophosphate,IMP)和鳥苷單磷酸(guanosine-5-monophosphate,GMP)本身具有鮮味且是鮮味增強物質(zhì)，IMP和GMP可選擇性地與谷氨酸(Glu)、天冬氨酸和L-2-氨基-4磷甲酸鹽反應(yīng)[2]。

目前研究最深入的鮮味受體是T1R1/T1R3，其與T1R2/T1R3類似，是一個異源二聚體復(fù)合物，存在T1R配體物種間特異性[12]。例如，人類T1R1/T1R3與L-Glu和天冬氨酸特異性反應(yīng)，L-Glu與T1R1/T1R3的結(jié)合位點在T1R1的VFTD鉸鏈區(qū)，且該區(qū)域的5個殘基對其結(jié)合很重要，人鮮味受體增強劑與T1R1的VFTD相互作用，IMP結(jié)合位點靠近T1R1的VFTD開口處，進一步穩(wěn)定閉合構(gòu)像。而鼠的T1R1/T1R3具有廣譜性，幾乎可以識別所有的L-氨基酸，但較之其他氨基酸，T1R1/T1R3對酸性氨基酸的結(jié)合能力弱許多[12]。

此外，L-氨基酸可由CaR識別。細胞外CaR是多模式感受器，屬于C類GPCRs，可識別幾個關(guān)鍵營養(yǎng)成分，特別是Ca2+和L-氨基酸。系統(tǒng)性研究20種標準氨基酸發(fā)現(xiàn)，與CaR結(jié)合時L-氨基酸比D-氨基酸有效，芳香族氨基酸最強，堿性氨基酸和支鏈氨基酸無效。用嵌合體受體分析證實氨基酸與CaR在VFTD結(jié)合，大鼠mGlu-1受體與CaR的VFTD結(jié)合后，仍然可以感受氨基酸，如果CaR的VFTD不完整則不能感受氨基酸[13]。

1.6 味覺信號分子

Ggust是一個異源三聚體蛋白，包括α、Gβ3和Gγ13共3個亞基。動物體內(nèi)和體外試驗研究均證實味覺信號傳遞與Gαgust關(guān)聯(lián)，味覺受體能選擇性與味覺受體結(jié)合。轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白(transducin,Gt)與Ggust相似，也是異源三聚體G蛋白，參與味覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。磷脂酶Cβ2(phospholipase Cβ2,PLCβ2)是存在于胞漿膜上的一個關(guān)鍵酶，能催化二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinosital biphosphate,PIP2)分解產(chǎn)生1,4,5-肌醇三磷酸(inositol trisphosphate,IP3)和二酰甘油(diacylglycerol,DAG)2個第二信號分子[11]。

2 味覺受體及味覺信號分子的分布

味覺受體細胞總體構(gòu)成哺乳動物味覺系統(tǒng)，對攝取或拒絕食物以保護機體避免有害毒素侵襲，以及選擇營養(yǎng)物質(zhì)起關(guān)鍵作用。舌頭上分布的許多小突起，即舌乳頭，可分為輪廓狀、葉狀和菌狀乳頭以及上顎，舌乳頭上的味蕾形似洋蔥，每個味蕾含50～100個(物種間有差異)有微絨毛的味覺細胞[3,14]，可分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型細胞[15]，這些味覺細胞組成口腔味覺感應(yīng)；在味覺感應(yīng)和轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的許多受體和下游信號單元在腸內(nèi)分泌細胞和刷細胞中表達，內(nèi)分泌細胞雖然在數(shù)量上的比重小于整個腸道的1%，但卻可看作身體最大的內(nèi)分泌器官，可以產(chǎn)生和分泌超過20種激素[16]，這些腸內(nèi)分泌細胞和刷細胞構(gòu)成了消化道味覺感應(yīng)的基礎(chǔ)[9]。

最初研究發(fā)現(xiàn)T1R在人類胚胎腎細胞中有分布，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，T1R在味覺組織選擇性分布。原位雜交結(jié)果顯示T1R1和T1R2之間有不同的表達模式，T1R1在味蕾菌狀乳頭分布較多，T1R2在味蕾輪廓狀乳頭分布較多[2]。除此之外，T1R在小腸L型內(nèi)分泌細胞均有表達，同時還存在Ggust 3個亞基、TRPM5和PLCβ2。人類十二指腸L型細胞存在整個味覺信號通路，并且已在胃和胰腺細胞中發(fā)現(xiàn)Gαgust[17]。大鼠和小鼠胃腸道細胞提取的mRNA再進行反轉(zhuǎn)錄PCR(RT-PCR)獲得的轉(zhuǎn)錄本序列分析證實Gαgust和Gαt在大鼠和小鼠胃腸道細胞表達，免疫反應(yīng)性研究也得出相同結(jié)果，但Gαgust和Gαt-2在黏膜胃黏膜不同類型的上皮細胞中表達[18]，在嚙齒類動物胃和十二指腸黏膜中也存在Gαgust和Gαt的轉(zhuǎn)錄本。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Gαgust在胃腺體上部、峽部和表面上皮部表達，胃竇黏膜富含Gαgust而少含Gαt-2[8]，Gαgust也在大鼠胃、十二指腸和胰管的刷細胞中表達；在小鼠結(jié)腸黏膜，表面上皮的細長細胞和腺狀上皮的圓形細胞中也存在Gαgust表達[9]。在小鼠和大鼠的胃，發(fā)現(xiàn)表達Ggust的刷細胞明顯聚集在所謂的“限制脊”，即角質(zhì)化胃底和腺體上皮之間，包括食管口；并且，限制脊的大多數(shù)刷細胞能表達T1R3，為糖和氨基酸的感知奠定基礎(chǔ)[19]。Toko[20]應(yīng)用免疫組織化學(xué)和PCR技術(shù)研究腸黏膜發(fā)現(xiàn)，T1Rs、Gαgust、PLCβ2和TRPM5等在人和大鼠的胃、小腸和結(jié)腸中均有表達，但T1R2在人和小鼠的胃及小鼠結(jié)腸不表達。使用能表達增強綠色熒光蛋白的轉(zhuǎn)基因鼠控制TRPM5的啟動子發(fā)現(xiàn)TRPM5和Gαgust共定位于結(jié)腸上皮表層刷細胞，但是這些細胞不表達T1R3或PLCβ2。在十二指腸腺，分別有43%、33%和38%表達TRPM5的細胞表達PLCβ2、T1R3和Gαgust。能共同表達PLCβ2和TRPM5的十二指腸腺細胞在形態(tài)學(xué)上與腸內(nèi)分泌細胞相似。研究還發(fā)現(xiàn)TRPM5、Gαgust、T1R1和T1R3在十二指腸絨毛刷細胞共定位，但是這些細胞很少表達PLCβ2，這些細胞可能與感受氨基酸有關(guān)[11]。SGLT1主要在腸上皮細胞中表達，而酸味受體蛋白通常分布在味覺細胞的基底外側(cè)膜，具體分布有待進一步研究。

T2R成員在小鼠、大鼠、人和的消化道都有表達，也存在于人和嚙齒類動物的胰腺。又有研究證實T2R可在大鼠腸內(nèi)分泌細胞和鼠科腸內(nèi)分泌細胞系STC-1中表達[21]。

用大鼠和小鼠組織研究發(fā)現(xiàn)，除味蕾外，在味受體細胞(taste-receptor cell，TRC)的基底層TRPM5也顯著表達，在嗅覺上皮和犁鼻器中具有免疫活性，并且在呼吸道和胃腸道的刷細胞中也有發(fā)現(xiàn)。除此之外，最近研究苦味信號通路及其效應(yīng)與氣管之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)分布在氣管上的刷細胞表達苦味受體及下游信號分子Gα、PLCβ2和乙酰膽堿合成酶[1,22-23]。

CaR廣泛分布于胃、小腸、大腸的上皮細胞和神經(jīng)元等，分別如下：分泌胃酸的胃壁細胞、分泌胃蛋白酶原的胃腺主細胞和分泌黏液的細胞，CaR還在胃竇區(qū)分泌胃泌素的細胞中表達；在小腸表達于腸絨毛和隱窩細胞、黏膜下層布氏腺上皮細胞；在結(jié)腸，CaR在隱窩細胞頂膜和基底外側(cè)膜均有表達；胰腺腺泡細胞基底膜和胰管細胞頂膜上有表達；胃腸的黏膜下層和肌間神經(jīng)叢中的神經(jīng)元也有表達；在肝臟表達還不清楚[13]。

3 味覺受體感應(yīng)

味覺受體與味覺物質(zhì)結(jié)合后開始味覺感應(yīng)，分子機制相當復(fù)雜且不完全清楚[8]。最近的研究結(jié)果顯示，雖然不同的味覺受體在不同的細胞中表達，但是所有的信號通過相似的通路將味道物質(zhì)傳到細胞導(dǎo)致細胞活化[3,24]。從簡單的離子到復(fù)雜的結(jié)構(gòu)均可作為刺激物，使細胞膜去極化后釋放一系列信號分子，如激素或神經(jīng)細胞因子，經(jīng)不同的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑作用于細胞或神經(jīng)[25]。離子刺激(如氨基酸)可直接與離子通道相互作用激活味覺受體細胞，使細胞膜去極化并開啟Ca2+電壓門控通道，Ca2+進而內(nèi)流進入細胞，其下游效應(yīng)如圖1：受體結(jié)合活化Gβ3γ13，進而激活PLCβ2，PLCβ2活化產(chǎn)生第二信使IP3和DAG[11]。其中，IP3與Ⅲ型肌醇三磷酸受體(type Ⅲ IP3receptor，IP3R3)結(jié)合，導(dǎo)致細胞內(nèi)儲存區(qū)的Ca2+釋放以及活化調(diào)節(jié)Ca2+依賴的一價離子通道TRPM5，TRPM5參與將信號傳到味覺細胞和味覺傳入神經(jīng)這一過程，TRPM5可迅速活化和失活，使味覺細胞細胞膜瞬時去極化，Na+內(nèi)流，釋放ATP，ATP作為神經(jīng)遞質(zhì)，活化味覺傳入神經(jīng)纖維上的嘌呤受體[4,17]，將味覺信息傳遞給味覺神經(jīng)后，味覺神經(jīng)再支配味蕾活動。在菌狀乳頭和上顎中，Gαgust或Gαt激活味覺細胞上的磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)降低細胞內(nèi)環(huán)核苷酸(cAMP)濃度，在輪廓狀和葉狀味蕾中，Gαgust活化也可使cAMP濃度降低，但可能是通過抑制腺苷酸環(huán)化酶(adenylyl cylase,AC)來實現(xiàn)，cAMP的靶點目前并不十分清晰，可能在調(diào)控磷脂酶C(PLC)途徑的敏感性中起作用[14]。當糖作用時Gα可激活A(yù)C使cAMP濃度升高，但苦味分子使PDE活化結(jié)果導(dǎo)致cAMP和環(huán)鳥苷一磷酸濃度降低。酸味細胞內(nèi)Ca2+升高，可激活基底外側(cè)Na+-H+交換異構(gòu)體-1(sodium-hydrogen exchanger isoform-1)，進而維持酸味反應(yīng)的強直階段。感受酸味的細胞一部分會因細胞內(nèi)pH降低可直接感應(yīng)酸味，可在酸味神經(jīng)反應(yīng)階段和強直階段輸入信號進而分離轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。胃腸道是食物與身體進行物質(zhì)交換的重要接口，其內(nèi)部味覺樣細胞利用與口腔相同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)將營養(yǎng)信息傳到迷走神經(jīng)，進而傳往中樞神經(jīng)系統(tǒng)[1,23]，其中，腸-腦軸發(fā)揮了關(guān)鍵作用[25]。

目前認為黏膜層腸內(nèi)分泌細胞作為對腔道內(nèi)環(huán)境改變響應(yīng)的初級化學(xué)受體，可釋放信號分子激活神經(jīng)末梢。胃腸道內(nèi)的腸內(nèi)分泌細胞是一類終端分化細胞，與其他上皮細胞混合在一起。它們能對胃腸腔內(nèi)組分改變做出響應(yīng)，釋放多種信號分子。一類腸內(nèi)分泌細胞利用其伸向腸腔的微絨毛直接感受組分變化，這種微絨毛被認為是特化的傳感器。腸內(nèi)分泌細胞的化學(xué)感應(yīng)主要通過釋放激素來實現(xiàn)，包括膽囊收縮素(cholecystokinin,CCK)、酪酪肽(peptide tyrosine tyrosine,PYY)、神經(jīng)降壓素、胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)、胰高血糖素樣肽-2(glucagon-like peptide-2,GLP-2)和葡萄糖依賴促胰島素釋放肽(glucose-dependent insulinotropic peptide,GIP)等，還有饑餓素、食欲素A和5-羥色胺等，這些跟采食量有關(guān)，如十二指腸和空腸的I細胞分泌CCK，回腸和結(jié)腸的L細胞可分泌GIP-1、GLP-1或PYY；一類腸內(nèi)分泌細胞主要分布在基底膜，如產(chǎn)組胺腸嗜鉻細胞樣細胞，它們主要產(chǎn)肽，或進入血液，發(fā)揮作用方式類似激素，作用于消化系統(tǒng)的其他部分，或經(jīng)細胞外液以旁分泌的形式作用于近旁結(jié)構(gòu)，包括神經(jīng)纖維等。

Tastants:促味劑；GPCRs：G蛋白耦聯(lián)受體 guanosine-binding protein coupled receptors；AC：腺苷酸環(huán)化酶 adenylyl cylase；PDE：磷酸二酯 phosphodiesterase；PIP2：二磷酸磷脂酰肌醇 phosphatidylinosital biphosphate；PLCβ2：磷脂酶Cβ2 phospholipase Cβ2；DAG：二酰甘油diacylglycerol；IP3R3：Ⅲ型肌醇三磷酸受體 type Ⅲ IP3 receptor；TRPM5：瞬時受體電勢通道M5 transient receptor potential channel type melastatin 5；GI peptide：胃腸肽；Nerve：神經(jīng)。

采用口服和靜脈注射2種方式為動物機體補充攝入葡萄糖的研究發(fā)現(xiàn)，口服方式更易提高血漿胰島素濃度，這種效應(yīng)被稱為腸促胰島素效應(yīng)，并且發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)先由GLP-1介導(dǎo)[26]。GLP-1是一種腸促胰島素，許多因素可刺激GLP-1的分泌，尤其是營養(yǎng)物質(zhì)的直接刺激，如碳水化合物和脂肪。GLP-1分泌由甜味受體介導(dǎo)，其中T1R3起關(guān)鍵作用，GLP-1的功能包括提高胰腺胰島素分泌，降低胰高血糖素釋放，影響葡萄糖的運輸、代謝和穩(wěn)衡，延遲胃排空和降低食欲, 以減少有毒物質(zhì)(多為苦味)進入消化道，發(fā)揮保護性功能[26-27]。研究發(fā)現(xiàn)，敲除Ggust或T1R3的小鼠在攝入碳水化合物后出現(xiàn)腸促胰島素效應(yīng)功能異常。從敲除Ggust小鼠分離小腸和腸絨毛發(fā)現(xiàn)用葡萄糖處理后存在顯著的GLP-Ⅰ分泌缺陷，表明這些腸細胞在感應(yīng)糖后與激素分泌之間存在局部環(huán)路。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)胃灌服的葡萄糖、半乳糖、果糖、3-O-甲基-D-葡萄糖和α-甲基-D-葡萄糖等進入腸腔后提高了腸上皮SLGT1的表達，刺激大鼠、豬和人分泌GLP-1和GIP，此外，體外條件下添加GIP到腸組織漿膜側(cè)后也能提高腸上皮SGLT1的表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖和半乳糖進入腸細胞是通過SGLT1，果糖則是通過另一個頂端轉(zhuǎn)運載體葡萄糖轉(zhuǎn)運載體(glucose transporter,GLUT)5，之后經(jīng)腸細胞基底膜GLUT2被動地從腸細胞進入血液。飲食可調(diào)控腸細胞SGLT1的表達，高碳水化合物或糖分充足膳食或添加三氯蔗糖增加甜味的飲用水能提高SGLT1的表達和葡萄糖攝取能力，食物中的糖分刺激味覺信號分子促進腸內(nèi)分泌細胞激素分泌，這些激素反過來調(diào)控腸上皮細胞GLUT2的表達。上述甜味信號分子在消化道內(nèi)的功能與在口腔中相似，但在消化道內(nèi)主要是通過體液性介質(zhì)傳導(dǎo)信號而非通過味覺傳入神經(jīng)[17]。

T1R3存在于2種不同的細胞群體，一種是開放型刷細胞，另一種是閉合型產(chǎn)饑餓素內(nèi)分泌細胞。饑餓素釋放細胞可以感受腸腔和血液刺激，可作為感受細胞，亦可作為效應(yīng)細胞，調(diào)節(jié)激素釋放。在限制脊處開放型刷細胞和產(chǎn)饑餓素內(nèi)分泌細胞之間是緊密連接的，飲食后血液葡萄糖和游離氨基酸濃度升高會瞬間抑制饑餓素的釋放，當血糖水平急劇下降時，機體會提高饑餓素分泌水平來刺激采食以中和低血糖狀態(tài)。T1R3與監(jiān)控血液血糖濃度有關(guān)，在胰島B細胞和下丘腦細胞中也有發(fā)現(xiàn)。所以，可依賴T1R3調(diào)節(jié)饑餓素釋放，進而調(diào)節(jié)血清葡萄糖和游離氨基酸濃度[4]。

苦味物質(zhì)引起腸內(nèi)分泌細胞STC-1分泌CCK，如DB可引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高并依賴Ca2+流入STC-1細胞，進而打開L型電壓敏感型鈣通道(VSCCs)，刺激CCK釋放；亦有研究發(fā)現(xiàn)苦味化合物引起大鼠胃排空延遲，產(chǎn)生厭食，PYY也引起厭食反應(yīng)，在脂肪酸和其他營養(yǎng)物質(zhì)作用下釋放，是采食量的主要調(diào)節(jié)器[4]。在氣管刷細胞中，苦味物質(zhì)在激活苦味信號通路后促進細胞釋放乙酰膽堿，降低呼吸速率[1]。

4 小 結(jié)

味覺受體廣泛表達于舌上皮和胃腸道這2種組織和器官，它們可以感受多種信號包括營養(yǎng)和非營養(yǎng)物、機械因素、微生物、藥物和毒物等。舌和胃腸道細胞分子感應(yīng)在許多基礎(chǔ)功能方面起重要的作用，包括采食、消化和吸收、體液調(diào)節(jié)和啟動神經(jīng)通路等方面，進而可以調(diào)控能量攝入、激素分泌和代謝等功能，因此，味覺系統(tǒng)的研究具有重要的科學(xué)意義。同時，最新研究發(fā)現(xiàn)氣管中也存在苦味信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，但是，該過程具體如何發(fā)生尚不清楚，氣管是否存在其他味覺信號通路也不了解。由此可見，味覺受體和味覺信號通路中的許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子還有待鑒定，效應(yīng)細胞和神經(jīng)通路也需要進一步研究。

此外，對味覺系統(tǒng)的研究也具有重要的臨床意義。如苦味成為警惕毒物的重要信號，可以防止動物攝入有毒物質(zhì)，尤其是對放牧條件下的動物飼養(yǎng)具有實踐意義；攝入大量酸味物質(zhì)會增加動物肺和腎負擔，降低口腔中pH，直接造成動物牙釉質(zhì)脫礦質(zhì)，間接促進耐酸細菌生長，進而影響動物牙齒健康，降低采食，影響動物生產(chǎn)效率等。因此，通過充分理解營養(yǎng)感應(yīng)路徑及其調(diào)控機制，不僅能有效地控制動物采食，而且可為解決動物代謝綜合癥和營養(yǎng)不良提供飼糧優(yōu)選方案。

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*Corresponding author, professor, E-mail: zltan@isa.ac.cn

(責任編輯 武海龍)

Advanced Research in Taste Receptors and Taste Sensing of the Digestive Tract in Mammalian

ZHU Xiaoli1,2TAN Zhiliang1*

(1.KeyLaboratoryofAgro-EcologicalProcessesinSubtropicalRegion,KeyLaboratoryofAgro-EcologicalEngineeringofHunanProvince,InstituteofSubtropicalAgriculture,ChineseAcademyofSciences,Changsha410125,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

Since taste receptors have been discovered, people have strong interest in them and also increase the strength and depth of their research. Therefore, people begin to deeply understand the taste sensing of mammalian including the molecular basis of taste perception process and function, etc. This not only has a great significance for the diet control of people and animals, but also can provide new methods and ideas for the treatment of certain diseases. To deepen our understanding of molecular basis of taste receptors and taste perception process, this paper reviews the related research results and can provide important reference for nutritional balance and health keeping of mammals.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2016, 28(12)：3721-3728]

taste receptors; tongue; gastrointestinal tract; taste sensing

2016-06-07

中央駐湘科研機構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展專項項目(2013TF3006)

朱曉利(1988—)，女，山東濰坊人，博士研究生，從事反芻動物氨基酸營養(yǎng)研究。E-mail: zhuxiaoliCHINA@outlook.com

*通信作者：譚支良，研究員，博士生導(dǎo)師，E-mail: zltan@isa.ac.cn

10.3969/j.issn.1006-267x.2016.12.001

S811.2

A

1006-267X(2016)12-3721-08